KR102110575B1

KR102110575B1 - 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템

Info

Publication number: KR102110575B1
Application number: KR1020190060246A
Authority: KR
Inventors: 박영수; 이명기
Original assignee: 한국해양대학교 산학협력단
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-05-13

Abstract

선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템이 제공된다. 본 발명은 선박의 정보와 항해 정보를 입력받는 입력부; 선박의 정보와 항해 정보에 기초하여 연산된 두 선박간의 거리, DCPA/TCPA 및 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위한 PARK Model Value를 고려하여 충돌 위험을 판단하는 판단부; 및 판단부의 판단에 따라 위험 경보를 발생시키는 경보발생부;를 포함하여 구성되고, PARK Model Value는, 자선의 종류, 자선의 중량, 자선의 전장, 자선의 선폭, 자선의 선장경력, 자선의 해기등급, 자선의 위치, 표적선박의 전장, 자선과 표적선박의 접근각, 자선의 좌/우현, 항의 내/외, 자선과 표적선박의 속도 관계, 자선과 표적선박간의 선속 차이, 자선과 표적선박간의 거리를 고려하여 해상의 잠재적 위험을 평가하는 모델인 PARK Model을 이용하여 계산된 결과값을 나타낸다.
본 발명에 의하면 종래의 DCPA/TCPA 또는 선박 간의 거리만을 고려하여 충돌 예측을 하는 기술과는 달리, 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위한 PARK Model Value를 함께 고려함으로써 정확도가 증가된 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템이 제공되는 효과가 있다.

Description

선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템{Collision Prediction and Alarm System Between/Among Vessels}

본 발명은 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상에서 선박 간의 충돌을 예측하고, 판단한 위험 단계에 따라 경보를 발생시키는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템에 관한 것이다.

최근 해상에서의 충돌 또는 전복 등 크고 작은 안전사고가 빈번하게 일어나면서 국민들의 해상안전에 대한 의식제고와 함께 해상에서의 안전사고를 예방하기 위한 기술에 대한 수요가 증가하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 하기 특허문헌은 데이터 수신부와 제1 내지 제3 충돌위험도 계산부, 각 계산부로 할당되는 제어부 및 충돌위험도 산출부로 구성되는 선박의 충돌위험도 산출 시스템을 제시하고 있다.

그러나, 상술된 문헌의 경우, 제어부를 통해 각 충돌위험도 계산부의 우선순위를 정하고, 각 계산부별로 충돌위험도를 계산한 후 충돌위험도 산출부에서 종합하여 최종 충돌위험도를 산출하는 것으로, 그 구조와 연산과정이 복잡한 단점이 있다.

또한, 종래의 선박간의 거리나 DCPA/TCPA만을 이용한 선박 간의 충돌 예측 방법에 의한 경보 발생 장치는 충돌 위험이 계속해서 유지되는 경우에도 선수방향이나 항해경로의 변화로 인하여 충돌 위험이 인지되지 않을 수 있으며, 특히 소형선박의 경우 일반 상선과 달리 조종성능(보침성능)이 좋지 않기 때문에 선수방향의 심한 움직임으로 인하여 종래의 기술을 활용하여 위험 정도를 판단하기에는 어려움이 따르므로 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술 개발이 절실히 요구되는 시점이다.

KR

10-1658133

B

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조와 연산과정이 복잡하지 않고, 충돌 위험 상황임에도 불구하고 위험 경보가 발생하지 않는 경우를 방지할 수 있는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 정보와 항해 정보를 입력받는 입력부; 상기 선박의 정보와 항해 정보에 기초하여 연산된 두 선박간의 거리, DCPA/TCPA 및 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위한 Park Model Value를 고려하여 충돌 위험을 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단에 따라 위험 경보를 발생시키는 경보발생부;를 포함하여 구성되고, 상기 Park 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 정보와 항해 정보를 입력받는 입력부; 상기 선박의 정보와 항해 정보에 기초하여 연산된 두 선박간의 거리, DCPA/TCPA 및 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위한 PARK Model Value를 고려하여 충돌 위험을 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단에 따라 위험 경보를 발생시키는 경보발생부;를 포함하여 구성되고, 상기 PARK Model Value는, 자선의 종류, 자선의 중량, 자선의 전장, 자선의 선폭, 자선의 선장경력, 자선의 해기등급, 자선의 위치, 표적선박의 전장, 자선과 표적선박의 접근각, 자선의 좌/우현, 항의 내/외, 자선과 표적선박의 속도 관계, 자선과 표적선박간의 선속 차이, 자선과 표적선박간의 거리를 고려하여 해상의 잠재적 위험을 평가하는 모델인 PARK Model을 이용하여 계산된 결과값을 나타내는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템을 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 판단부는, 두 선박간의 거리가 제1임계 범위 내 들어오는 제1조건이 만족되는지 판단하고, 상기 제1조건이 만족되면 DCPA가 제2임계 범위 내에 속하고 TCPA가 제3임계 범위 내에 속하는 제2조건이 만족되는지 판단하고, 상기 제2조건이 만족되면 PARK Model Value가 제4임계 범위 내에 속하는 제3조건이 만족되는지 확인하고, 상기 제3조건이 만족되면 두 선박간의 거리에 따라 위험 단계를 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1임계 범위는 1mile이내이고, 상기 제2임계 범위는 1.5(L_a+L_b)이고(L_a, L_b는 각 선박의 길이), 상기 제3임계 범위는 2.5min이내이고, 상기 제4임계 범위는 5 이상이며, 상기 판단부는 상기 제3조건이 만족되었을 때, 두 선박간의 거리가 0.5mile 내지 1mile이면 제1위험단계로 판단하고, 두 선박간의 거리가 0.5mile 이내이면 제2위험단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 제1임계 범위는 1mile 내지 3mile을 더 포함하고, 상기 제1조건이 1mile 내지 3mile 내 들어오는 것으로 만족되면 상기 제2임계 범위는 8(L_a+L_b)내이며(L_a, L_b는 각 선박의 길이), 상기 제3임계 범위는 2.5min이내이고, 상기 제4임계 범위는 5 이상이며, 상기 판단부는 상기 제3조건이 만족되었을 때, 두 선박간의 거리가 2mile 이상이면 관심단계로 판단하고, 두 선박간의 거리가 1mile 내지 2mile이면 사전위험단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

상기 과제의 해결수단에 의한 본 발명은, 종래의 DCPA/TCPA 또는 선박 간의 거리만을 고려하여 충돌 예측을 하는 기술과는 달리, 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위한 PARK Model Value를 함께 고려함으로써 정확도가 증가된 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템이 제공되는 효과가 있다.

특히, 선수방향의 움직임이 심한 소형 선박에도 적용 가능하며, 선박의 선수방향의 움직임이 발생하더라도 충돌 위험 상황이 유지되는 경우에는 지속적인 위험 경보 발생이 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템의 블록도.
도 2는 도 1의 판단부에서 연산되는 PARK Model Value의 파라미터 테이블.
도 3은 도 1의 판단부에서 위험단계를 판단하는 순서도.
도 4는 도 1의 판단부가 소형선박에 대하여 위험 단계를 판단하는 일 실시예의 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템의 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템은 입력부(100), 판단부(200), 경보발생부(300)를 포함한다. 여기서 입력부(100)는 선박의 정보와 항해 정보를 입력받고, 판단부(200)는 입력부로부터 전달받은 선박의 정보와 항해 정보를 종합하여 충돌위험을 판단하며, 경보발생부(300)는 판단부(200)에서 판단한 위험단계에 따라 위험 경보를 발생시킨다.

입력부(100)에서는 항해중인 자선의 정보와 자선 부근에서 접근하는 다른 선박들의 정보를 선박자동식별장치인 V-PASS 및 AIS(Automatic Identification System)를 통해 입력받는다. 이때 입력받는 정보는, 선박의 위치(Ship's Position), 선박의 속력(SOG : Speed Over Ground) 및 선박의 침로(COG : Course Over Ground) 등을 포함하는 선박의 동적 정보와 선박의 종류(Ship's Type), 전장(LOA : Length Over All) 등을 포함하는 선박의 정적 정보 등이 있다.

판단부(200)에서는 입력부(100)로부터 전달받은 선박의 정보와 항해 정보를 이용하여 두 선박간의 거리와 최근접거리(DCPA : Distance of Closest Point Approach), 최근접시간(TCPA : Time at Closest Point Approach) 및 해상의 잠재적 위험을 평가하는 모델인 PARK(The Potential Assessment of Risk) Model Value를 연산하고, 이러한 판단조건들을 종합하여 충돌위험을 판단한다.

여기서, PARK Model은 한국 연안 지역 특성 및 선박운항자의 경험에 기초한 해상 교통 위험도 평가 모델이다. PARK Model은 해상 교통 안전에 영향을 줄 수 있는 요소를 내부 요소와 외부 요소로 나누고, 이러한 내부 요소와 외부 요소를 모두 고려한 회귀분석을 통하여 각 요소별 대응값을 결정하고, 결정된 각 요소의 대응값으로 해상의 위험도를 산출하는 위험도 평가 모델이다.

도 2는 도 1의 판단부에서 연산되는 PARK Model Value에서 고려되는 요소들과 그에 대응하는 값을 나타내는 테이블이다. 도 2를 참조하면, PARK Model은 내부 요소인 자선의 종류(type factor), 자선의 중량(tonnage factor), 자선의 전장(length factor), 자선의 선폭(width factor), 자선의 선장경력(career factor), 자선의 해기등급(license factor), 자선의 위치(position factor)와 외부 요소인 표적선박의 전장(LOA), 자선과 표적선박의 접근각(crossing factor), 자선의 좌/우현(side factor), 항의 내/외(in/out harbor factor), 자선과 표적선박의 속도 관계(speed factor), 자선과 표적선박간의 선속 차이(speed difference), 자선과 표적선박간의 거리(distance)를 고려하는 해상 위험 평가 모델이다. 이러한 요소들은 V-PASS 및 AIS를 통해 입력부(100)에서 입력받은 정보들을 이용하여 각 요소별로 대응하는 값을 산출할 수 있고, 산출된 값들을 이용하여 연산하는 PARK Model Value는 다음의 식을 통하여 그 값을 구할 수 있다.

PARK Model Value = 5.081905 + type factor + tonnage factor + length factor + width factor + career factor + license factor + position factor + 0.002517 × LOA + crossing factor + side factor +in/out harbor factor + speed factor - 0.004930 × speed difference - 0.430710 × distance

도 3은 도 1의 판단부(200)에서 위험 단계를 판단하는 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 판단부(200)는 3가지 조건을 고려하여 위험 단계를 판단하며, 그 3가지 조건은 다음과 같다.

두 선박이 제1임계 범위 내에 들어오는 제1조건(S410)과, DCPA가 제2임계 범위 내에 들어오는 동시에 TCPA가 제3임계 범위 내에 들어오는 제2조건(S420), 및 PARK Model Value가 제4임계 범위에 속하는 제3조건(S430)이다.

판단부(200)는 상기에 기술한 3가지 조건을 각 단계별로 확인하여 제1조건(S410)이 만족하면 제2조건(S420)을 확인하고, 제2조건(S420)이 만족하면 제3조건(S430)을 확인하며, 제3조건(S430)을 만족하면 마지막으로 두 선박간의 거리를 확인하여 그에 따라 위험 단계를 판단한다.

도 4는 도 1의 판단부(200)가 소형선박에 대하여 위험 단계를 판단하는 일 실시예의 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1조건(S410)의 제1임계 범위는 1mile이내이고, 제2조건(S420)의 제2임계 범위는 1.5(L_a+L_b)이내이고(L_a, L_b는 각 선박의 길이), 제3임계 범위는 2.5min이고, 제3조건(S430)의 제4임계 범위는 5이상으로 설정되며, 이러한 3가지 조건을 모두 만족하면 두 선박간의 거리를 확인하여 0.5mile과 1mile 내에 존재하는 경우에는 제1위험단계로 판단하고, 0.5mile 이내인 경우에는 제2위험단계로 판단한다.

추가적으로, 제1조건(S410)의 제1임계 범위는 1mile에서 3mile 이내의 범위를 더 포함하고, 제1조건이 1mile 내지 3mile 이내의 범위를 만족하면 제2조건(S420)의 제2임계 범위는 8(L_a+L_b)이내이고, 제3임계 범위는 2.5min이내이고, 제3조건(S430)의 제4임계 범위는 5이상으로 설정되며, 이러한 3가지 조건을 모두 만족하는 경우에, 두 선박간의 거리를 확인하여 1mile과 2mile 내에 존재하면 사전위험단계로 판단하고, 두 선박이 2mile과 3mile 내에 존재하면 관심단계로 판단한다.

본 실시예는 서로 접근하는 두 선박이 소형 선박인 경우에 특히 유용하게 활용될 수 있다. 선박간의 거리, DCPA 및 TCPA만 이용하여 충돌 위험을 예측했던 종래의 기술과는 달리 선박의 종류와 항해 조건 등을 고려하여 각 요소에서 대응하는 값을 이용하여 산출한 PARK Model Value를 추가로 더 고려함으로써, 종래 기술에서 주로 충돌위험 예측장치의 대상이었던 상선 뿐만 아니라 소형선박에도 적용 가능한 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 경보발생부(300)는, 판단부(200)에서 판단한 위험 단계에 따라 위험 경보를 발생시키는 것으로, 경보 단계는, 사전위험단계에서는 사전경보를 발생시키고, 제1위험단계에서는 제1단계 경보를 발생시키며, 제2위험단게에서는 제2단계 경보를 발생시킨다. 이 때, 경보는 경광등, 사이렌 등의 장치와 연결되어 경보를 발생시키거나, 관리자의 모바일 단말기로 경보 알림을 울리는 등의 방법으로 경보를 발생시킬 수 있다.

정리하자면, 본 발명의 선박간의 충돌 예측 및 경보 시스템은 대형선박과 소형선박, 무인항해장치 등 해상에서 항해하는 모든 표적물과의 충돌 예측에도 적용할 수 있는 이점이 있으며, DCPA/TCPA만을 고려하여 충돌 예측을 하는 경우보다 정확도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 입력부 200: 판단부 300: 경보발생부
S410: 제1조건 S420: 제2조건 S430: 제3조건

Claims

선박의 정보와 항해 정보를 입력받는 입력부;
상기 선박의 정보와 항해 정보에 기초하여 연산된 두 선박간의 거리, DCPA/TCPA 및 해상의 잠재적 위험을 평가하기 위해 선박 운항자의 노하우를 수치로 객관화시킨 파크 모델 값(PARK Model Value : the Potential Assessment of RisK Model Value)을 고려하여 충돌 위험을 판단하는 판단부; 및
상기 판단부의 판단에 따라 위험 경보를 발생시키는 경보발생부;를 포함하여 구성되고,

상기 파크 모델 값(PARK Model Value)은,
자선의 종류, 자선의 중량, 자선의 전장, 자선의 선폭, 자선의 선장경력, 자선의 해기등급, 자선의 위치, 표적선박의 전장, 자선과 표적선박의 접근각, 자선의 좌/우현, 항의 내/외, 자선과 표적선박의 속도 관계, 자선과 표적선박간의 선속 차이, 자선과 표적선박간의 거리를 고려하여 해상의 잠재적 위험을 평가하는 모델인 파크 모델(PARK Model)을 이용하는 식(1)을 통하여 계산된 결과값을 나타내는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템.

(식 1) PARK Model Value = 5.081905 + 자선의 종류(type factor) + 자선의 중량(tonnage factor) + 자선의 전장(length factor) + 자선의 선폭(width factor) + 자선의 선장경력(career factor) + 자선의 해기등급(license factor) + 자선의 위치(position factor) + 0.002517 × 표적선박의 전장(LOA) + 자선과 표적선박의 접근각(crossing factor) + 자선의 좌/우현(side factor) + 항의 내/외(in/out harbor factor) + 자선과 표적선박의 속도 관계(speed factor) - 0.004930 × 자선과 표적선박간의 선속 차이(speed difference) - 0.430710 × 자선과 표적선박간의 거리(distance)
제1항에 있어서,
상기 판단부는,
두 선박간의 거리가 제1임계 범위 내 들어오는 제1조건이 만족되는지 판단하고, 상기 제1조건이 만족되면 DCPA가 제2임계 범위 내에 속하고 TCPA가 제3임계 범위 내에 속하는 제2조건이 만족되는지 판단하고, 상기 제2조건이 만족되면 PARK Model Value가 제4임계 범위 내에 속하는 제3조건이 만족되는지 확인하고, 상기 제3조건이 만족되면 두 선박간의 거리에 따라 위험 단계를 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1임계 범위는 1mile이내이고, 상기 제2임계 범위는 1.5(L_a+L_b)이고(L_a, L_b는 각 선박의 길이), 상기 제3임계 범위는 2.5min이내이고, 상기 제4임계 범위는 5 이상이며, 상기 판단부는 상기 제3조건이 만족되었을 때, 두 선박간의 거리가 0.5mile 내지 1mile이면 제1위험단계로 판단하고, 두 선박간의 거리가 0.5mile 이내이면 제2위험단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1임계 범위는 1mile 내지 3mile을 더 포함하고,
상기 제1조건이 1mile 내지 3mile 내 들어오는 것으로 만족되면 상기 제2임계 범위는 8(L_a+L_b)내이며(L_a,L_b는 두 선박 각각의 길이), 상기 제3임계 범위는 2.5min이내이고, 상기 제4임계 범위는 5 이상이며, 상기 판단부는 상기 제3조건이 만족되었을 때, 두 선박간의 거리가 2mile 이상이면 관심단계로 판단하고, 두 선박간의 거리가 1mile 내지 2mile이면 사전위험단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 선박 간의 충돌 예측 및 경보 시스템.